ميزة كوكبية واحدة قد تكون حاسمة لظهور الحياة المعقدة في الكون
2021-07-09
كشفت دراسة جديدة أن الميل المحوري، مثل ميل الأرض، يساعد على زيادة إنتاج الأكسجين وهو أمر حيوي للحياة كما نعرفها.
وقالت عالمة الكواكب ستيفاني أولسون من جامعة بوردو: "خلاصة القول هي أن العوالم التي تميل بشكل متواضع على محاورها قد تكون أكثر عرضة لتطور حياة معقدة. ويساعدنا هذا في تضييق نطاق البحث عن حياة معقدة، وربما حتى ذكية في الكون".
وعند البحث عن عوالم صالحة للحياة في مكان آخر من المجرة، فإن أول الأشياء التي نبحث عنها هي: هل هي صغيرة نسبيا وصخرية، مثل الأرض؟.
ويُعتقد أن وجود مجال مغناطيسي، على سبيل المثال، مهم جدا، لأنه يحمي الغلاف الجوي للكواكب من الرياح النجمية. وقد يكون انحراف مدار الكوكب ونوع الكواكب الأخرى الموجودة في النظام أمرا أساسيا أيضا.
وكانت أولسون وفريقها أكثر دقة بقليل، حيث نظروا إلى وجود الأكسجين وإنتاجه؛ على وجه التحديد، الظروف على الكوكب التي قد تؤثر على كمية الأكسجين التي تنتجها الحياة الضوئية.
وتتطلب معظم الكائنات الحية (وإن لم تكن كلها) على الأرض الأكسجين للتنفس - لا يمكننا العيش من دونه. ومع ذلك، كانت الأرض في وقت مبكر منخفضة في الأكسجين. وأصبح غلافنا الجوي غنيا بالأكسجين فقط منذ حوالي 2.4 إلى 2 مليار سنة، وهي فترة تُعرف باسم حدث الأكسدة العظيم. وفُعّل من خلال طفرة في البكتيريا الزرقاء، التي تضخ كميات هائلة من الأكسجين كمنتج للنفايات الأيضية، ما سمح بظهور الحياة متعددة الخلايا.
وسعت أولسون وفريقها إلى فهم كيفية نشوء الظروف التي يمكن أن تزدهر فيها البكتيريا الزرقاء باستخدام النمذجة.
وأوضح أولسون: "يسمح لنا النموذج بتغيير أشياء مثل طول النهار، وكمية الغلاف الجوي أو توزيع الأرض، لنرى كيف تستجيب البيئات البحرية والحياة المنتجة للأكسجين في المحيطات".
وأظهر نموذجهم أن عدة عوامل يمكن أن تؤثر على نقل المغذيات في المحيطات بطريقة ساهمت في ظهور الكائنات الحية المنتجة للأكسجين مثل البكتيريا الزرقاء.
وبمرور الوقت، تباطأ دوران الأرض، وطالت أيامها، وتشكلت القارات وهاجرت. ووجد الباحثون أن كلا من هذه التغييرات يمكن أن بساعد في زيادة محتوى الأكسجين.
ثم أخذوا في الاعتبار الميل المحوري، فمحور الأرض ليس متعامدا تماما مع مستواه المداري حول الشمس؛ إنه مائل بزاوية 23.5 درجة من العمودي. وهذا الميل هو سبب وجود فصول السنة - الميل بعيدا عن الشمس أو باتجاهها يؤثر على التقلبات الموسمية. وتؤثر التغيرات الموسمية في درجات الحرارة أيضا على المحيطات، ما يؤدي إلى اختلاط الحمل الحراري والتيارات وتوافر العناصر الغذائية.
لذلك ربما ليس من المستغرب أن يكون للميل المحوري تأثير كبير على إنتاج الأكسجين في دراسة الفريق.
وأوضحت عالمة الكواكب ميغان بارنيت، من جامعة شيكاغو: "الإمالة الأكبر أدت إلى زيادة إنتاج الأكسجين الضوئي في المحيط في نموذجنا، جزئيا عن طريق زيادة الكفاءة التي يتم بها إعادة تدوير المكونات البيولوجية".
وكان التأثير مشابها لمضاعفة كمية العناصر الغذائية التي تحافظ على الحياة.
وقال تيموثي ليونز، عالم الكيمياء الجيوحيوية من جامعة كاليفورنيا ريفرسايد: "يكشف هذا العمل كيف يمكن لعوامل رئيسية، بما في ذلك موسمية كوكب ما، أن تزيد أو تقلل من إمكانية العثور على الأكسجين المشتق من الحياة خارج نظامنا الشمسي".
وقُدّم البحث في مؤتمر Goldschmidt للكيمياء الجيولوجية لعام 2021.
